java学习第四章-java面向对象（仅做个人学习笔记用）

4.1面向过程和面向对象

对应面向对象就分别称为面向对象分析(OOA)、面向对象设计(OOD)和面向对象编程(OOP)

C语言是一种典型的面向过程语言，Java是一种典型的面向对象语言。

面向过程适合简单、不需要协作的事务。 但是当我们思考比较复杂的问题，比如“如何造车?”，就会发现列出1234这样的步骤，是不可能的。那是因为，造车太复杂，需要很多协作才能完成。此时面向对象思想就应运而生了。

面向对象(Object)思想更契合人的思维模式。我们首先思考的是“怎么设计这个事物?” 比如思考造车，我们就会先思考“车怎么设计?”，而不是“怎么按步骤造车的问题”。这就是思维方式的转变。

 

因此，面向对象可以帮助我们从宏观上把握、从整体上分析整个系统。 但是，具体到实现部分的微观操作(就是一个个方法)，仍然需要面向过程的思路去处理。

我们千万不要把面向过程和面向对象对立起来。他们是相辅相成的。面向对象离不开面向过程!

面向对象思考方式

　　遇到复杂问题，先从问题中找名词，然后确立这些名词哪些可以作为类，再根据问题需求确定的类的属性和方法，确定类之间的关系。

建议

　　1.面向对象具有三大特征：封装性、继承性和多态性，而面向过程没有继承性和多态性，并且面向过程的封装只是封装功能，而面向对象可以封装数据和功能。所以面向对象优势更明显。

　　2.一个经典的比喻：面向对象是盖浇饭、面向过程是蛋炒饭。盖浇饭的好处就是“菜”“饭”分离，从而提高了制作盖浇饭的灵活性。饭不满意就换饭，菜不满意换菜。用软件工程的专业术语就是“可维护性”比较好，“饭” 和“菜”的耦合度比较低。

4.2 对象的进化史

总结

　　1.对象说白了也是一种数据结构(对数据的管理模式)，将数据和数据的行为放到了一起。

　　2.在内存上，对象就是一个内存块，存放了相关的数据集合!

　　3.对象的本质就一种数据的组织方式!

4.3对象和类的概念

那么通过这4个具体的天使，我们进行抽象，抽象出了天使的特征，我们也可以归纳一个天使类。 通过这个过程，类就是对象的抽象。

类可以看做是一个模版，或者图纸，系统根据类的定义来造出对象。我们要造一个汽车，怎么样造?类就是这个图纸，规定了汽车的详细信息，然后根据图纸将汽车造出来。

类：我们叫做class。 对象：我们叫做Object,instance(实例)。以后我们说某个类的对象，某个类的实例。是一样的意思。

总结

　　1.对象是具体的事物;类是对对象的抽象;

　　2.类可以看成一类对象的模板，对象可以看成该类的一个具体实例。

　　3.类是用于描述同一类型的对象的一个抽象概念，类中定义了这一类对象所应具有的共同的属性、方法。

4.3.1 第一个类的定义

对于一个类来说，一般有三种常见的成员：属性field、方法method、构造器constructor。这三种成员都可以定义零个或多个。

4.3.2 属性（field，或者叫成员变量）

属性用于定义该类或该类对象包含的数据或者说静态特征。属性作用范围是整个类体。

 在定义成员变量时可以对其初始化，如果不对其初始化，Java使用默认的值对其初始化。

成员变量的默认值
数据类型	默认值
整型	0
浮点型	0.0
字符型	'\u0000'
布尔型	false
所有引用类型	null

4.3.3 方法

方法用于定义该类或该类实例的行为特征和功能实现。方法是类和对象行为特征的抽象。方法很类似于面向过程中的函数。面向过程中，函数是最基本单位，整个程序由一个个函数调用组成。面向对象中，整个程序的基本单位是类，方法是从属于类和对象的。

public class SxtStu {
	
	//属性fields
	int id;
	String name;
	int age;
	
	//方法
	void study() {
		System.out.println("我在认真学习");
	}
	void play() {
		System.out.println("我在玩游戏@@");
	}
	
	//构造方法。用于创建这个类的对象。无参的构造方法可以由系统自动创建
	SxtStu(){
		
	}
	
	//执行程序的入口，必须要有
	public static void main(String[] args) {
		SxtStu stu = new SxtStu();//创建一个对象
		stu.play();
	}

}

 4.3.4 一个典型的类的定义

public class SxtStu {
	
	//属性fields
	int id;
	String name;
	int age;
	Computer comp;//计算机
	
	//方法
	void study() {
		System.out.println("我在认真学习,使用电脑品牌："+comp.brand);
	}
	void play() {
		System.out.println("我在玩游戏@@");
	}
	
	//构造方法。用于创建这个类的对象。无参的构造方法可以由系统自动创建
	SxtStu(){
		
	}
	
	//执行程序的入口，必须要有
	public static void main(String[] args) {
		SxtStu stu = new SxtStu();//创建一个对象
		stu.play();
		
		stu.id=1001;
		stu.name="帅哥";
		stu.age=18;
		
		Computer c1 = new Computer();
		c1.brand="联想";
		
		stu.comp=c1;
		stu.study();
	}

}


class Computer {
	String brand;
}

4.4 面向对象的内存分析

栈的特点如下：

　　1. 栈描述的是方法执行的内存模型。每个方法被调用都会创建一个栈帧(存储局部变量、操作数、方法出口等)

　　2. JVM为每个线程创建一个栈，用于存放该线程执行方法的信息(实际参数、局部变量等)

　　3. 栈属于线程私有，不能实现线程间的共享!

　　4. 栈的存储特性是“先进后出，后进先出”

　　5. 栈是由系统自动分配，速度快!栈是一个连续的内存空间!

堆的特点如下：

　　1. 堆用于存储创建好的对象和数组(数组也是对象)

　　2. JVM只有一个堆，被所有线程共享

　　3. 堆是一个不连续的内存空间，分配灵活，速度慢!

方法区(又叫静态区)特点如下：

　　1. JVM只有一个方法区，被所有线程共享!

　　2. 方法区实际也是堆，只是用于存储类、常量相关的信息!

　　3. 用来存放程序中永远是不变或唯一的内容。(类信息【Class对象】、静态变量、字符串常量等)

4.5 构造方法

构造器也叫构造方法(constructor)，用于对象的初始化。构造器是一个创建对象时被自动调用的特殊方法，目的是对象的初始化。构造器的名称应与类的名称一致。Java通过new关键字来调用构造器，从而返回该类的实例，是一种特殊的方法。

声明格式：　

1 2 3

[修饰符] 类名(形参列表){     //n条语句 }

要点：

　　1. 通过new关键字调用!!

　　2. 构造器虽然有返回值，但是不能定义返回值类型(返回值的类型肯定是本类)，不能在构造器里使用return返回某个值。

　　3. 如果我们没有定义构造器，则编译器会自动定义一个无参的构造函数。如果已定义则编译器不会自动添加!

　　4. 构造器的方法名必须和类名一致!

求两点之间的距离：

class Point{
	double x,y;
	
	//构造方法名称和类名必须保持一致
	 Point(double _x,double _y) {
		x=_x;
		y=_y;
	}
	
	public double getDistance(Point p) {
		return Math.sqrt((x-p.x)*(x-p.x)+(y-p.y)*(y-p.y));
	}
}



public class TestConstructor {
	public static void main(String[] args) {
		Point p = new Point(3.0,4.0);
		Point origin = new Point(0.0,0.0);
		
		System.out.println(p.getDistance(origin));
	}

}

4.6 构造方法的重载

构造方法也是方法，只不过有特殊的作用而已。与普通方法一样，构造方法也可以重载。

如果方法构造中形参名与属性名相同时，需要使用this关键字区分属性与形参。如示例所示：

this.id 表示属性id;id表示形参id

public class User {
	int id;//ID
	String name;//账户名
	String pwd;//密码
	
	public User() {
		
	}
	public User(int id,String name) {
		super();//构造方法的第一句总是super();
		this.id = id;
		this.name = name;
	}
	public User(int id,String name,String pwd) {
		this.id = id;
		this.name=name;
		this.pwd=pwd;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		User u1 = new User();
		User u2 = new User(101,"老高");
		User u3 = new User(100,"老兄","121212");
	}

}

4.7.1 垃圾回收原理和算法

·内存管理

　　Java的内存管理很大程度指的就是对象的管理，其中包括对象空间的分配和释放。

　　对象空间的分配：使用new关键字创建对象即可

　　对象空间的释放：将对象赋值null即可。垃圾回收器将负责回收所有”不可达”对象的内存空间。

·垃圾回收过程

　　任何一种垃圾回收算法一般要做两件基本事情：

　　1. 发现无用的对象

　　2. 回收无用对象占用的内存空间。

　　垃圾回收机制保证可以将“无用的对象”进行回收。无用的对象指的就是没有任何变量引用该对象。Java的垃圾回收器通过相关算法发现无用对象，并进行清除和整理。

·垃圾回收相关算法

　　1. 引用计数法

　　堆中每个对象都有一个引用计数。被引用一次，计数加1. 被引用变量值变为null，则计数减1，直到计数为0，则表示变成无用对象。优点是算法简单，缺点是“循环引用的无用对象”无法别识别。

2. 引用可达法(根搜索算法)

　　程序把所有的引用关系看作一张图，从一个节点GC ROOT开始，寻找对应的引用节点，找到这个节点以后，继续寻找这个节点的引用节点，当所有的引用节点寻找完毕之后，剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点，即无用的节点。

4.7.2 通用的分代垃圾回收机制

 

分代垃圾回收机制，是基于这样一个事实：不同的对象的生命周期是不一样的。因此，不同生命周期的对象可以采取不同的回收算法，以便提高回收效率。我们将对象分为三种状态：年轻代、年老代、持久代。JVM将堆内存划分为 Eden、Survivor 和 Tenured/Old 空间。

　　1. 年轻代

　　所有新生成的对象首先都是放在Eden区。 年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象，对应的是Minor GC，每次 Minor GC 会清理年轻代的内存，算法采用效率较高的复制算法，频繁的操作，但是会浪费内存空间。当“年轻代”区域存放满对象后，就将对象存放到年老代区域。

　　2. 年老代

　　在年轻代中经历了N(默认15)次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此，可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。年老代对象越来越多，我们就需要启动Major GC和Full GC(全量回收)，来一次大扫除，全面清理年轻代区域和年老代区域。

　　3. 持久代

　　用于存放静态文件，如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响。

·Minor GC:

　　用于清理年轻代区域。Eden区满了就会触发一次Minor GC。清理无用对象，将有用对象复制到“Survivor1”、“Survivor2”区中(这两个区，大小空间也相同，同一时刻Survivor1和Survivor2只有一个在用，一个为空)

·Major GC：

　　用于清理老年代区域。

·Full GC：

　　用于清理年轻代、年老代区域。 成本较高，会对系统性能产生影响。

垃圾回收过程：

    1、新创建的对象，绝大多数都会存储在Eden中，

    2、当Eden满了（达到一定比例）不能创建新对象，则触发垃圾回收（GC），将无用对象清理掉，

           然后剩余对象复制到某个Survivor中，如S1，同时清空Eden区

    3、当Eden区再次满了，会将S1中的不能清空的对象存到另外一个Survivor中，如S2，

          同时将Eden区中的不能清空的对象，也复制到S1中，保证Eden和S1，均被清空。

    4、重复多次(默认15次)Survivor中没有被清理的对象，则会复制到老年代Old(Tenured)区中，

    5、当Old区满了，则会触发一个一次完整地垃圾回收（FullGC），之前新生代的垃圾回收称为（minorGC）

4.7.4 开发中容易造成内存泄露的操作

· 创建大量无用对象

　　比如，我们在需要大量拼接字符串时，使用了String而不是StringBuilder。

· 静态集合类的使用

　　像HashMap、Vector、List等的使用最容易出现内存泄露，这些静态变量的生命周期和应用程序一致，所有的对象Object也不能被释放。

· 各种连接对象(IO流对象、数据库连接对象、网络连接对象)未关闭

　　IO流对象、数据库连接对象、网络连接对象等连接对象属于物理连接，和硬盘或者网络连接，不使用的时候一定要关闭。

· 监听器的使用

　　释放对象时，没有删除相应的监听器。

要点：

　　1. 程序员无权调用垃圾回收器。

　　2. 程序员可以调用System.gc()，该方法只是通知JVM，并不是运行垃圾回收器。尽量少用，会申请启动Full GC，成本高，影响系统性能。

　　3. finalize方法，是Java提供给程序员用来释放对象或资源的方法，但是尽量少用。

4.8 this关键字

this的本质就是“创建好的对象的地址”! 由于在构造方法调用前，对象已经创建。因此，在构造方法中也可以使用this代表“当前对象” 。

this最常的用法：

1.  在程序中产生二义性之处，应使用this来指明当前对象;普通方法中，this总是指向调用该方法的对象。构造方法中，this总是指向正要初始化的对象。

2. 使用this关键字调用重载的构造方法，避免相同的初始化代码。但只能在构造方法中用，并且必须位于构造方法的第一句。

3. this不能用于static方法中。

public class TestThis {
	int a,b,c;//成员变量
	
	TestThis(int a,int b){
		this.a = a;//this.a(成员变量) = a(局部变量)
		this.b = b;
	}
	
	TestThis(int a,int b,int c){
		this(a,b);//必须位于构造方法的第一句
		this.c = c;
	}
	
	void sing(){
	}
	
	void eat() {
		this.sing();//调用本类中的sing();
		System.out.println("你妈喊你回家吃饭了");
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		TestThis hi = new TestThis(2,3);
		hi.eat();
	}

}

4.9 static关键字

在类中，用static声明的成员变量为静态成员变量，也称为类变量。 类变量的生命周期和类相同，在整个应用程序执行期间都有效。它有如下特点：

　　1. 为该类的公用变量，属于类，被该类的所有实例共享，在类被载入时被显式初始化。

　　2. 对于该类的所有对象来说，static成员变量只有一份。被该类的所有对象共享!!

　　3. 一般用“类名.类属性/方法”来调用。(也可以通过对象引用或类名(不需要实例化)访问静态成员。)

　　4. 在static方法中不可直接访问非static的成员。

核心要点：

            static修饰的成员变量和方法，从属于类。

            普通变量和方法从属于对象的。

/**
 * 测试static关键字的用法
 * @author 
 *
 */
public class User2 {
	int id;//id
	String name;//账户名
	String pwd;//密码
	
	static String company = "北极探险队";//公司名称
	
	public User2(int id,String name) {
		this.id = id;
		this.name = name;
	}
	
	public void login() {
		printCompany();
		System.out.println(company);
		System.out.println("登录："+name);
	}
	
	public static void printCompany() {
		//login();//调用非静态成员，编译就会出错
		System.out.println(company);
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		User2 u = new User2(101,"北极1号");
		User2.printCompany();//北极探险队
		User2.company = "南极探险队";
		User2.printCompany();//南极探险队
	}

}

4.10 静态初始化块

构造方法用于对象的初始化!静态初始化块，用于类的初始化操作!在静态初始化块中不能直接访问非static成员。

注意事项：

静态初始化块执行顺序(学完继承再看这里)：

1. 上溯到Object类，先执行Object的静态初始化块，再向下执行子类的静态初始化块，直到我们的类的静态初始化块为止。

2. 构造方法执行顺序和上面顺序一样!!

/**
 * 测试静态初始化块的使用
 * @author 
 *
 */
public class User3 {
	int id;//id
	String name;//账户名
	String pwd;//密码
	static String company;//公司名称
	
	static {
		System.out.println("执行类的初始化工作");
		company = "北京紫禁城";
		printCompany();
	}
	
	public static void printCompany() {
		System.out.println(company);
	}
	public static void main(String[] args) {
		User3 u3 = null;
	}

}

4.11 参数传值机制

Java中，方法中所有参数都是“值传递”，也就是“传递的是值的副本”。 也就是说，我们得到的是“原参数的复印件，而不是原件”。因此，复印件改变不会影响原件。

· 基本数据类型参数的传值

　传递的是值的副本。 副本改变不会影响原件。

· 引用类型参数的传值

　传递的是值的副本。但是引用类型指的是“对象的地址”。因此，副本和原参数都指向了同一个“地址”，改变“副本指向地址对象的值，也意味着原参数指向对象的值也发生了改变”。

/**
 * 测试参数传值机制
 * @author 
 *
 */
public class User4 {
	int id;//id
	String name;//账户名
	String pwd;//密码
	
	public User4(int id,String name) {
		this.id = id;
		this.name = name;
	}
	
	public void testParameterTransfer01(User4 u) {
		u.name = "高小八";
	}
	public void testParameterTransfer02(User4 u) {
		u = new User4(200,"高三");
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		User4 u1 = new User4(100,"高小七");
		
		u1.testParameterTransfer01(u1);
		System.out.println(u1.name);//高小八
		
		u1.testParameterTransfer02(u1);
		System.out.println(u1.name);//高小八
	}

}

4.12&4.13 包 

 包机制是Java中管理类的重要手段。 开发中，我们会遇到大量同名的类，通过包我们很容易对解决类重名的问题，也可以实现对类的有效管理。 包对于类，相当于文件夹对于文件的作用。

 

我们通过package实现对类的管理，package的使用有两个要点：

　　1. 通常是类的第一句非注释性语句。

 

 2. 包名：域名倒着写即可，再加上模块名，便于内部管理类。

注意事项：

　　1. 写项目时都要加包，不要使用默认包。

　　2. com.gao和com.gao.car，这两个包没有包含关系，是两个完全独立的包。只是逻辑上看起来后者是前者的一部分。

4.13.1 JDK中主要的包 

JDK中的主要包
Java中的常用包	说明
java.lang	包含一些Java语言的核心类，如String、Math、Integer、System和Thread，提供常用功能。
java.awt	包含了构成抽象窗口工具集（abstract window toolkits）的多个类，这些类被用来构建和管理应用程序的图形用户界面(GUI)。
java.net	包含执行与网络相关的操作的类。
java.io	包含能提供多种输入/输出功能的类。
java.util	包含一些实用工具类，如定义系统特性、使用与日期日历相关的函数。

 4.13.2 导入类import&静态导入

如果我们要使用其他包的类，需要使用import导入，从而可以在本类中直接通过类名来调用，否则就需要书写类的完整包名和类名。import后，便于编写代码，提高可维护性。

注意要点：

1. Java会默认导入java.lang包下所有的类，因此这些类我们可以直接使用。

2. 如果导入两个同名的类，只能用包名+类名来显示调用相关类：

静态导入(static import)是在JDK1.5新增加的功能，其作用是用于导入指定类的静态属性，这样我们可以直接使用静态属性。

package cn.nls.gao;

import cn.nls.oo.User5;//表示导入了User5类
//import cn.nls.oo.*;//导入该包下所有的类，降低编译速度，但不降低运行速度

import java.util.Date;
import java.sql.*;

import static java.lang.Math.*;

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
//		cn.nls.oo.User5 user5 = new cn.nls.oo.User5();
		User5 user5 = new User5();
		
		java.util.Date date = new java.util.Date();
		
		System.out.println(Math.PI);
		System.out.println(PI);
	}

}